JPH0396853A - 結露センサ - Google Patents
結露センサInfo
- Publication number
- JPH0396853A JPH0396853A JP1234025A JP23402589A JPH0396853A JP H0396853 A JPH0396853 A JP H0396853A JP 1234025 A JP1234025 A JP 1234025A JP 23402589 A JP23402589 A JP 23402589A JP H0396853 A JPH0396853 A JP H0396853A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- dew condensation
- sensor
- oxygen
- output
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- Pending
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分町
本発明はガルバニ電池式結露センザに関するものである
。更に詳しくは、本発明は環境が結露状態にあるかどう
かを判定ずるためのセンサであって、正極としての酸素
還元機能を有ずる触媒電極と、負極としての機能を有す
る鉛電掻と電解液および、触媒電極が一体に接合されて
いる酸素透過性隔膜とにより構成される酸素一鉛電池に
おいて、隔膜表面が結露することによって電池の出力値
が著しく変化することを利用した結露センサに関するも
のである。
。更に詳しくは、本発明は環境が結露状態にあるかどう
かを判定ずるためのセンサであって、正極としての酸素
還元機能を有ずる触媒電極と、負極としての機能を有す
る鉛電掻と電解液および、触媒電極が一体に接合されて
いる酸素透過性隔膜とにより構成される酸素一鉛電池に
おいて、隔膜表面が結露することによって電池の出力値
が著しく変化することを利用した結露センサに関するも
のである。
結露センサは、結露した状態て使用すると故障や破損を
きたすような機器、すなわち、高速高精度な摺動性を有
するカメラやＶＴＲ等の精密機器や、受光面を常に透明
に保たなければならない光センサを用いた炎検知式暖房
機等に広く用いられている。また、最近の電気，電子機
器の発達は産業用，民生用を問わす目ざましいものがあ
り、技術的には高精度化，高精密化がまずまず求められ
ており結露センサの用途はますまず拡がりつつある。
きたすような機器、すなわち、高速高精度な摺動性を有
するカメラやＶＴＲ等の精密機器や、受光面を常に透明
に保たなければならない光センサを用いた炎検知式暖房
機等に広く用いられている。また、最近の電気，電子機
器の発達は産業用，民生用を問わす目ざましいものがあ
り、技術的には高精度化，高精密化がまずまず求められ
ており結露センサの用途はますまず拡がりつつある。
従来の技術
従来広く用いられている結露センサは、複数の電極を印
刷あるいは蒸着したセラミック等の硬質基板状に種々の
有機質あるいは無機質の感湿膜をコーティングしたｎｌ
ｊ造を有し、外部より電極間に直流あるいは高周波交流
で電気的に駆動し、結露による感湿膜の電気伝導性の変
化を出力としてみるものが一般的である。
刷あるいは蒸着したセラミック等の硬質基板状に種々の
有機質あるいは無機質の感湿膜をコーティングしたｎｌ
ｊ造を有し、外部より電極間に直流あるいは高周波交流
で電気的に駆動し、結露による感湿膜の電気伝導性の変
化を出力としてみるものが一般的である。
発明か解決しようとする課題
このような従来の結露センサは、基本的にセンサ単体で
は出力を発することができない受動素子であって、必ず
駆動ずるための外部電気回路が必要である。このため回
路としては種々の方式のものが考案され実用化されてい
るが、それらは定電圧凹路や高周波回路等を含み簡単な
ものではない。
は出力を発することができない受動素子であって、必ず
駆動ずるための外部電気回路が必要である。このため回
路としては種々の方式のものが考案され実用化されてい
るが、それらは定電圧凹路や高周波回路等を含み簡単な
ものではない。
したがって、消費電力が大きくなったり、電気部品点数
か多くなったりして機器のコスト上の問題点となってい
る。
か多くなったりして機器のコスト上の問題点となってい
る。
また、従来の結露センサの性能は用いられている感湿膜
の電気伝導性によって決まり、一般的に結露による電気
伝導性の変化が大きいほど性能がよい。このため感湿膜
の厚みは非常に薄くされているか、その場合感湿膜の耐
熱性が問題となる。
の電気伝導性によって決まり、一般的に結露による電気
伝導性の変化が大きいほど性能がよい。このため感湿膜
の厚みは非常に薄くされているか、その場合感湿膜の耐
熱性が問題となる。
わずかの過電流，過電圧によって薄膜状の感湿膜は焼損
等の被古を受Ｃ−＋るために、センザの駆動回路や使用
環境に十分な注意が必要であり、さらには感湿膜の機械
的強度や長期にわたる信頼性にも問題かある。
等の被古を受Ｃ−＋るために、センザの駆動回路や使用
環境に十分な注意が必要であり、さらには感湿膜の機械
的強度や長期にわたる信頼性にも問題かある。
課題を解決するための手段
本発明は、このような結露センサの問題点に鑑み、従来
の原理とは全く異なる原理による結露センサを提供する
ものである。すなわち、正極として空気中の酸素の還元
に有効な触媒電極と、負極としての機能を有する鉛電極
と電解液および、触媒電極が一体に接合されている酸素
透過性隔膜とにより構成される酸素一釦ガルバニ電池に
おいて、隔膜表面が結露ずることによって電池の出力値
が著しく変化することを利用するものである。
の原理とは全く異なる原理による結露センサを提供する
ものである。すなわち、正極として空気中の酸素の還元
に有効な触媒電極と、負極としての機能を有する鉛電極
と電解液および、触媒電極が一体に接合されている酸素
透過性隔膜とにより構成される酸素一釦ガルバニ電池に
おいて、隔膜表面が結露ずることによって電池の出力値
が著しく変化することを利用するものである。
このセンサは基本的にはガルバニ式電池であるので、セ
ンサ単体で直流出力を有し、ｌ）ｖ動のための外部電気
回路を特に必要としないものである。
ンサ単体で直流出力を有し、ｌ）ｖ動のための外部電気
回路を特に必要としないものである。
したがって、この結露センサを用いる機器はセンサのた
めに使用する部品点数を非常に少なくすることができ、
消費電力も小さくすることができるので、コス１・を低
くできる。
めに使用する部品点数を非常に少なくすることができ、
消費電力も小さくすることができるので、コス１・を低
くできる。
また、本発明によるセンサはガルバニ電池の出力変化を
利用したものであって、従来のような感湿膜の電気伝導
性の変化を利用したものではないので、電気伝導性を良
くしようとするがために生ずる前述のような耐熱性や信
頼性における問題点は本質的に生じない。
利用したものであって、従来のような感湿膜の電気伝導
性の変化を利用したものではないので、電気伝導性を良
くしようとするがために生ずる前述のような耐熱性や信
頼性における問題点は本質的に生じない。
作用
本発明によるガルバニ電池式結露センサの作用を第１図
を用いて説明する。
を用いて説明する。
第１図Ａに示される乾燥状態の環境大気２１中に含まれ
る酸素は酸素透過性隔膜２２の表面に達した後、隔１１
４１内部を透過し隔膜の片面に接合されている触媒電極
層２３に達する。そして酸素は、正極としての触媒電極
，電解漬２４および負極としての釦電極２５間で下記に
示す電気化学反応を起こし、その反応に基ついてこれら
て椙成される酸素−ガルバニ″七池に出力が得られ，る
。
る酸素は酸素透過性隔膜２２の表面に達した後、隔１１
４１内部を透過し隔膜の片面に接合されている触媒電極
層２３に達する。そして酸素は、正極としての触媒電極
，電解漬２４および負極としての釦電極２５間で下記に
示す電気化学反応を起こし、その反応に基ついてこれら
て椙成される酸素−ガルバニ″七池に出力が得られ，る
。
？電解液が酸性の場合］
正極反応： Ｏ■＋４１１＋＋４ｅ →２Ｈ２０負極
反応： ２Ｐｂ ＋２Ｈ２ ０ −２ＰｂＯ＋４８”
＋４ｅ全反応：０■＋２Ｐｂ→２Ｐｂ０ ？電解液がアルカリ性の場合］ 正極反応： Ｏ■＋２８２ ０ ＋４ｅ − ４０８
負極反応： ２Ｐｂ −ｔ− ４０１１− →２ＰｂＯ
＋２Ｍ２０ ＋４ｅ全反応：０■＋２ Ｐ ｂ→２Ｐｂ
０ 大気中の酸素濃度は２１％でほぼ一定であるので、乾燥
状態すなわち酸素透過性隔膜の表面が濡れていない状態
では、このガルバニ電池の出カは一定値を示す。
反応： ２Ｐｂ ＋２Ｈ２ ０ −２ＰｂＯ＋４８”
＋４ｅ全反応：０■＋２Ｐｂ→２Ｐｂ０ ？電解液がアルカリ性の場合］ 正極反応： Ｏ■＋２８２ ０ ＋４ｅ − ４０８
負極反応： ２Ｐｂ −ｔ− ４０１１− →２ＰｂＯ
＋２Ｍ２０ ＋４ｅ全反応：０■＋２ Ｐ ｂ→２Ｐｂ
０ 大気中の酸素濃度は２１％でほぼ一定であるので、乾燥
状態すなわち酸素透過性隔膜の表面が濡れていない状態
では、このガルバニ電池の出カは一定値を示す。
一方、第１図Ｂに示される結露状態の大気中では、酸素
透過性隔膜の表面には結露によって水層２６が形成され
る。この状態では大気中の酸素は水層中を拡散して行き
酸素透過性隔膜に達することになるが、水層中における
酸素の拡散速度は極めて遅いために、前述の電気化学反
応に関与する酸素の量が極端に少なくなり、ガルバニ電
池の出方は著しく低下する。
透過性隔膜の表面には結露によって水層２６が形成され
る。この状態では大気中の酸素は水層中を拡散して行き
酸素透過性隔膜に達することになるが、水層中における
酸素の拡散速度は極めて遅いために、前述の電気化学反
応に関与する酸素の量が極端に少なくなり、ガルバニ電
池の出方は著しく低下する。
このようにして、結露状態を出カ変化により正確に判定
できるガルバニ電池式結露センサを得ることができる。
できるガルバニ電池式結露センサを得ることができる。
５
６
実施例
以下、本発明を好適な実施例を用いて説明する。
本発明の結露センサの性能を調べるために、第２図に示
す断面禍込のガルバニ電池式結露センザを試作した。試
作は以下に述べるようにして行った。
す断面禍込のガルバニ電池式結露センザを試作した。試
作は以下に述べるようにして行った。
まず、厚みが１０〜５０μｍのフッ素系高分子薄膜の隔
ＩＩ１１の片面に、スパッタリングもしくは真空蒸着に
上り、触媒電極２を所定の厚さに形威した。
ＩＩ１１の片面に、スパッタリングもしくは真空蒸着に
上り、触媒電極２を所定の厚さに形威した。
次に負極の釦４，触媒電極の全面より均一に電流を集め
るための多孔性カーホン等よりなる集電体８，センサ出
力を温度補償ずるためのサーミスタ６および抵抗７，出
力を取り出すための正・負リード１０． １１の各部品
をセンサ容器本体５に装着した。
るための多孔性カーホン等よりなる集電体８，センサ出
力を温度補償ずるためのサーミスタ６および抵抗７，出
力を取り出すための正・負リード１０． １１の各部品
をセンサ容器本体５に装着した。
その後、上述の触ａ電極と隔膜の接合体を容器本体に密
接ずるようにＯ−リンク９によって装着し、電解液とし
て酢酸一酢酸カリウムー硝酸船よりなる酸性電解液３を
注入してガルバニ電池式結露センサを得た、触媒電極の
材質としては、金を用いたが、白金やインジウム等の貴
金属を用いでも同様の効果か得られる。
接ずるようにＯ−リンク９によって装着し、電解液とし
て酢酸一酢酸カリウムー硝酸船よりなる酸性電解液３を
注入してガルバニ電池式結露センサを得た、触媒電極の
材質としては、金を用いたが、白金やインジウム等の貴
金属を用いでも同様の効果か得られる。
このようにして得られたガルバニ電池式結露センサのサ
ンプルについて、出力特性を調べ第３図に示すような結
果を得た。第３図から試作したセンサは出力特性の可逆
性，応答性に優れたものであることがわかる。
ンプルについて、出力特性を調べ第３図に示すような結
果を得た。第３図から試作したセンサは出力特性の可逆
性，応答性に優れたものであることがわかる。
また、上述の実施例のサンプルを、異なる大気雰囲気中
に長時間保持して、センサ出力の安定性を調べた。すな
わち、相対湿度４０〜６０％の乾燥大気中に１時間、相
対湿度９０〜９５％の高湿度大気中に１時間、相対湿度
１００％の結露大気中に１時間それぞれ保持する試験を
１０，０００回繰返してセンサ出力の変化を調べた。そ
の結果、第３図中に示した値が、ほとんど変化ずること
なく、出力は大変に安定したものであった。
に長時間保持して、センサ出力の安定性を調べた。すな
わち、相対湿度４０〜６０％の乾燥大気中に１時間、相
対湿度９０〜９５％の高湿度大気中に１時間、相対湿度
１００％の結露大気中に１時間それぞれ保持する試験を
１０，０００回繰返してセンサ出力の変化を調べた。そ
の結果、第３図中に示した値が、ほとんど変化ずること
なく、出力は大変に安定したものであった。
以上述べたように、本発明によって、出力安定性や応答
速度等の性能に優れたガルバニ電池電池式結露センサを
得ることかできる。
速度等の性能に優れたガルバニ電池電池式結露センサを
得ることかできる。
発明の効果
本発明のガルバニ電池式結露センサは、それ自らが出力
を発する能動素子であるために、結露状態を判定するた
めの電気回路は非常に簡略化される。基本的には安価な
差動増幅器１個と比較器１個で十分であり、定電圧発生
器や高周波発信器等の高価な機構や部品は全く不要であ
る。したかって、これを使用した機器のコスト低減に寄
与するところ非常に大である。
を発する能動素子であるために、結露状態を判定するた
めの電気回路は非常に簡略化される。基本的には安価な
差動増幅器１個と比較器１個で十分であり、定電圧発生
器や高周波発信器等の高価な機構や部品は全く不要であ
る。したかって、これを使用した機器のコスト低減に寄
与するところ非常に大である。
また、本発明のガルバニ電池式結露センサは結露状態の
検知面として、化学的に非常に安定でかつ機械的に非常
に強固なフッ素系樹脂膜を利用しており、その特性の長
期にわたる信頼性，安定性に優れている。したがって、
この結露センサを使用した機器の結露による故障や事故
を長期にわたって未然に防止することかできる。
検知面として、化学的に非常に安定でかつ機械的に非常
に強固なフッ素系樹脂膜を利用しており、その特性の長
期にわたる信頼性，安定性に優れている。したがって、
この結露センサを使用した機器の結露による故障や事故
を長期にわたって未然に防止することかできる。
第１図は、本発明によるガルバニ電池式結露センサの基
本原理説明図であり、Ａは環境大気が乾燥状態にある場
合を示し、Ｂは環境大気が結露状態にある場合を示す。 ２１・・・環境大気，２２・・・酸素透過性隔膜９ ２３・・・触媒電極，２４・・・電解液２５・・・銘電
極，２６・・・結露によって生じた水層第２図は、本発
明のガルバニ電池式結露センサ試作品の断面′！Ｉ４造
図である。 １・・・酸素透過性隔膜，２・・・触媒電極第３図は、
乾燥状態＃結露状態を繰返した場合のセンサの出力特性
を示す図である。 １ ０ 賽 １ 閃 ２ｌ ２６ ２ｚ ２３ ２４ ２５ 宵 Ｚ 呂 １１
本原理説明図であり、Ａは環境大気が乾燥状態にある場
合を示し、Ｂは環境大気が結露状態にある場合を示す。 ２１・・・環境大気，２２・・・酸素透過性隔膜９ ２３・・・触媒電極，２４・・・電解液２５・・・銘電
極，２６・・・結露によって生じた水層第２図は、本発
明のガルバニ電池式結露センサ試作品の断面′！Ｉ４造
図である。 １・・・酸素透過性隔膜，２・・・触媒電極第３図は、
乾燥状態＃結露状態を繰返した場合のセンサの出力特性
を示す図である。 １ ０ 賽 １ 閃 ２ｌ ２６ ２ｚ ２３ ２４ ２５ 宵 Ｚ 呂 １１
Claims (1)
- 結露状態の検知面としての酸素透過性隔膜と、結露状態
によって出力変化を生じせしめるための正極としての触
媒電極と、負極としての鉛電極および電解液とにより構
成されるガルバニ電池式結露センサ
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1234025A JPH0396853A (ja) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | 結露センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1234025A JPH0396853A (ja) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | 結露センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0396853A true JPH0396853A (ja) | 1991-04-22 |
Family
ID=16964380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1234025A Pending JPH0396853A (ja) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | 結露センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0396853A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105606668A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-05-25 | 国网安徽省电力公司淮北供电公司 | 一种电化学式薄膜凝露传感器 |
| US10342825B2 (en) | 2009-06-15 | 2019-07-09 | Sonoma Pharmaceuticals, Inc. | Solution containing hypochlorous acid and methods of using same |
-
1989
- 1989-09-08 JP JP1234025A patent/JPH0396853A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10342825B2 (en) | 2009-06-15 | 2019-07-09 | Sonoma Pharmaceuticals, Inc. | Solution containing hypochlorous acid and methods of using same |
| CN105606668A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-05-25 | 国网安徽省电力公司淮北供电公司 | 一种电化学式薄膜凝露传感器 |
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